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复杂型面槽板说明书
复杂槽零件数控加工工艺与NC程序设计
摘要
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。
而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。
并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。
本文根据数控机床的特点,针对具体的零件,进行了工艺方案的分析,工装方案的确定,刀具和切削用量的选择,确定加工顺序和加工路线,数控加工程序编制。
通过整个工艺的过程的制定,充分体现了数控设备在保证加工精度,加工效率,简化工序等方面的优势。
关键词工艺分析 加工方案 进给路线 控制
目录
1前言1
2工艺方案分析2
2.1零件图2
2.2零件毛坯、材料的分析3
2.3机械加工工序顺序的安排原则3
2.4工艺基准的选择方法4
2.5确定装夹方案和选择夹具5
2.6加工刀具的选择6
2.7确定走刀顺序和路线7
2.8工序余量的安排7
2.9加工切削用量的选择9
3、数控加工规程卡片11
3.1刀具汇总卡片11
3.2数控加工工艺卡12
4、数控编程14
3设计体会28
4致谢词30
5参考文献31
1前言
数控加工就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。
数控机床是一种用计算机来控制的机床,用来控制机床的计算机不管是专用计算机,还是通用计算机都统称为数控系统。
数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。
在数控机床上加工零件与在普通机床上加工零件,其加工方法并无多大差异,但是在机床的运动控制上却有很大的区别。
在普通机床加工时,机床的运动受控于操作工人。
如机床的开启、主轴转速的变换、走刀路径、运动部件的位移量,以及机床的停止等都是依靠操作工人来控制的。
在数控机床上加工零件时,机床的运动和辅助动作的实现均受控于数控系统发出的指令。
而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式编制的。
编写加工指令的过程就称为编程。
所谓编程,就是把加工零件的工艺过程、工参数、运动要求用数字指令形式记录在介质上,并输入数控系统。
数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运动或终断信息来控制机床的各种运动。
当零件的加工程序结束时,机床便会自动停止。
任何一种数控机床,在其数控系统中若没有输入程序指令,数控机床不能工作。
要提高加工效率,首先必须提高切削和进给速度,同时,还要缩短加工时间;要确保加工质量,必须提高机床部件运动轨迹的精度,而可靠性则是上述目标的基本保证。
为此,必须要有高性能的数控装置作保证。
2工艺方案分析
2.1零件图
图1-1复杂型面槽板零件图
2.2零件毛坯、材料的分析
45号常用中碳调质结构钢。
该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,材料来源方便。
适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。
焊前需预热,焊后应进行去应力退火。
正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。
该钢经调质处理后,其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为12~17mm,水淬时有开裂倾向。
当直径大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性,而大型零件,则以正火处理为宜,所以,此钢通常在调质或正火状态下使用。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
但表面硬度较低,不耐磨。
可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。
2.3机械加工工序顺序的安排原则
在安排加工顺序时一般应遵循以下原则:
1)先基准面后其它应首先安排被选作精基准的表面的加工,再以加工出的精基准为定位基准,安排其它表面的加工。
该原则还有另外一层意思,是指精加工前应先修一下精基准。
例如,精度要求高的轴类零件,第一道加工工序就是以外圆面为粗基准加工两端面及顶尖孔,再以顶尖孔定位完成各表面的粗加工;精加工开始前首先要修整顶尖孔,以提高轴在精加工时的定位精度,然后再安排各外圆面的精加工。
2)先粗后精这是指先安排各表面粗加工,后安排精加工。
3)先主后次主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。
这些表面是决定零件质量的主要因素,对其进行加工是工艺过程的主要内容,因而在确定加工顺序时,要首先考虑加工主要表面的工序安排,以保证主要表面的加工精度。
在安排好主要表面加工顺序后,常常从加工的方便与经济角度出发,安排次要表面的加工。
例如,图5.5所示的车床主轴箱体工艺路线,在加工作为定位基准的工艺孔时,可以同时方便地加工出箱体顶面上所有紧固孔,故将这些紧固孔安排在加工工艺孔的工序中进行加工。
此外,次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求,常常要求在主要表面加工后,以主要表面定位进行加工。
4)先面后孔这主要是指箱体和支架类零件的加工而言。
一般这类零件上既有平面,又有孔或孔系,这时应先将平面(通常是装配基准)加工出来,再以平面为基准加工孔或孔系。
此外,在毛坯面上钻孔或镗孔,容易使钻头引偏或打刀。
此时也应先加工面,再加工孔,以避免上述情况的发生。
2.4工艺基准的选择方法
在制定零件加工的工艺规程时,正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。
定位基准选择的好坏,不仅影响零件加工的位置精度,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。
合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提,还能简化加工工序,提高加工效率,零件的定位基准的选择应该遵从以下三个原则。
1)基准重合原则。
为了避免基准不重合误差,方便编程,应选用工序基准作为定位基准,尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。
2)便于装夹的原则。
所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠,定位、夹紧机构简单、易操作,敞开性好,能够加工尽可能多的表面。
3)便于对刀的原则。
批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下,保证对刀的可能性和方便性。
a.粗基准的选择
所谓粗基准就是以不加工的表面作为基准;在选择粗基准时应该注意竟可能选择加工余量均匀;加工余量最小,表面平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准;也可以以不加工的表面作为粗基,准粗基准应尽量避免重复使用,因为粗基准的重复定位会造成很大的定位误差。
本例中粗基准直接选择在盖板零件的外圆及大端面,此处和铸造面比较光滑平整,有利于对加工精度的保证。
b.精基准的选择
精基准的选择应从保证零件加工精度出发,同时考虑装夹方便、夹具结构简单。
选择精基准一般应考虑如下原则:
1)“基准重合”原则
为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求,应选择加工表面的设计基准为其定位基准。
这一原则称为基准重合原则 。
如果加工表面的设计基准与定位基准不重合,则会增大定位误差。
2)“基准统一”原则
当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时,应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位,这就是“基准统一”原则。
采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用,提高生产率,并可避免因基准转换所造成的误差。
3)“自为基准”原则
当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时,应选择加工表面本身作为定位基准,这就是“自为基准”原则。
此外,用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等,均为自为基准的实例。
4)“互为基准”原则
为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度,可采用互为基准反复加工的原则。
例如加工精密齿轮时,先以内孔定位加工齿形面,齿面淬硬后需进行磨齿。
因齿面淬硬层较薄,所以要求磨削余量小而均匀。
此时可用齿面为定位基准磨内孔,再以内孔为定位基准磨齿面,从而保证齿面的磨削余量均匀,且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。
遵从基准统一原则,此零件的精加工基准选择以粗基准加工出A基准作为精基准,在后续孔加工中遵从基准重合基准统一原则依然选择此基准为精基准,这样可以很有效的提高加工精度。
2.5确定装夹方案和选择夹具
机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。
其作用是将工件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。
夹具按照用途可分为以下几类:
1)通用夹具
通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。
例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。
这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。
其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。
2)专用夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。
其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。
当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。
只适用于产品固定且批量较大的生产中。
3)通用可调夹具和成组夹具
其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。
用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。
通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。
4)组合夹具
组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。
由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
5)随行夹具
随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。
该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。
该底座零件形状较简单.尺寸较小,但四个侧面较光整,加工面与非加工面之间的位置精度要求不高,故可选通用虎口钳,以底座和两个侧面定位,用虎口钳钳口从侧面夹紧.
2.6加工刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,不仅影响机床的加工效率,而且直接影响零件的加工质量,应考虑以下方面:
1)根据零件材料的切削性能选择刀具。
如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
2)根据零件的加工阶段选择刀具。
即粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主,应选择耐用度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。
如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。
3)根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。
在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角,以减少刀具和切削部位的切削力。
加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀,齿数也不要超过4齿。
2.7确定走刀顺序和路线
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点:
1) 寻求最短加工路线
2)最终轮廓一次走刀完成,为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终
轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
3)选择切入切出方向
考虑刀具的进
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